本发明涉及一种压缩天然气汽车喷轨性能测试装置及其测试方法。本发明的测试装置，包括高速数据测控器、喷轨驱动器和喷轨测试单元，高速数据测控器包括通讯接口、直流电压调节器、信号处理单元、数字输出单元、数字输入单元、模拟输出单元、模拟输入单元；喷轨驱动器包括喷轨驱动单元、线圈电阻测量单元和线圈电压/电流测试单元；喷轨测试单元包括喷轨、四个压力变送器、四个温度变送器和四个流量计。本发明能够准确测出喷轨各处口的压力、温度、流量并实现计算机实时显示。
1.压缩天然气汽车喷轨性能测试装置，包括高速数据测控器、喷轨驱动器和喷轨测试单元，其特征在于：高速数据测控器包括通讯接口、直流电压调节器、信号处理单元、数字输出单元、数字输入单元、模拟输出单元、模拟输入单元；喷轨驱动器包括喷轨驱动单元、线圈电阻测量单元和线圈电压/电流测试单元；喷轨测试单元包括喷轨、四个压力变送器、四个温度变送器和四个流量计；
所述的高速数据测控器通讯接口的输出端与信号处理单元输入端信号连接，信号处理单元的数字输出端与数字输出单元输入端信号连接，信号处理单元的数字输入端与数字输入单元信号连接，信号处理单元的模拟输出端与模拟输出单元信号连接，信号处理单元的模拟输入端与模拟输入单元信号连接，直流电压调节器为信号处理单元、数字输出单元、数字输入单元、模拟输出单元和模拟输入单元提供电源；
所述的高速数据测控器中的数字输出单元的输出端与喷轨驱动单元的输入端信号连接，数字输出单元的输出端与线圈电阻测量单元的输入端信号连接，线圈电阻测量单元的输出端与模拟输入单元的输入端信号连接，线圈电压/电流测量单元的输出端和模拟输入单元的输入端信号连接；
所述喷轨的信号输入端与喷轨驱动单元输出端信号连接，喷轨的信号输出端与四个压力变送器、四个温度变送器和四个流量计的输入端信号连接，四个压力变送器、四个温度变送器和四个流量计输出端和模拟输入单元输入端信号连接。
2.利用权利要求1所述的装置进行压缩天然气汽车喷轨性能测试的方法，其特征在于：
高速数据测控器的通讯接口将控制信号发送到高速数据测控器的信号处理单元；信号处理单元将信号转换成喷轨驱动器能够识别的数字信号并通过数字输出单元将控制信号发送到喷轨驱动器；喷轨驱动器的线圈电阻测量单元和线圈电压/电流测试单元得到由数字输出单元发出的控制信号后将激发其对高速电磁阀的电阻和电压/电流进行实时测试；
喷轨驱动单元得到由数字输出单元发出的控制信号后将通过高速电磁阀控制喷轨各喷口的工作状态；线圈电阻测量单元、线圈电压/电流测量单元以及喷轨和压力变送器、温度变送器和流量计分别将它们测量的信号以4～20mA的模拟电流信号发送到高速数据控制器的模拟输入单元中；模拟输入单元再将信号发送到高速数据测控器的信号处理单元进行处理；经过信号处理单元处理的测量信息再通过高速数据测控器的通讯接口和USB将数据传送到计算机上实现数据的直观显示以及数据存储。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：高速数据测控器还可以接受数据测控器的数字输入单元所发出的命令并且可以通过高速数据测控器的模拟输出单元将测量的模拟信号进行模拟显示。
压缩天然气汽车喷轨性能测试装置及其测试方法
技术领域
[0001] 本发明属于检测技术领域，具体涉及一种压缩天然气汽车喷轨性能测试装置及其测试方法。
背景技术
[0002] 汽车尾气造成的城市大气污染问题日趋严重。目前全球污染最严重的十大城市的主要污染源都是汽车尾气。在我国，城市空气污染十分严重, 普通汽油、柴油车尾气排放污染占城市大气污染的70%以上，是主要的大气污染源之一。因此，提倡和推行环保型汽车对保护环境具有重大意义，也是响应国家“节能减排”政策的重要举措。近年来，压缩天然气（CNG）汽车在全球发展很快，在推广应用和示范运营方面均取得长足的进步。由于天然气是清洁能源，与汽油相比，CNG汽车的尾气排放不含铅，基本不含硫，一氧化碳减少97%，碳氢化合物减少72%，氮氧化合物减少39%；其价格比汽油低50%左右，经济效益和社会效益巨大。目前，全世界有CNG汽车160多万辆，我国近年来也在大力推广，四川、新疆、重庆、哈尔滨、深圳、上海、吉林、西安、海口等省市都积极制定优惠政策支持天然气汽车的发展。
[0003] 与此相应，作为CNG汽车专用部件的喷轨的市场需求在逐渐增大，生产量与销售量以每年4-5倍的速度增长，这正适应国内绿色环保的需要。预计2020年，国内天然气汽车将达到100万辆，届时市场对喷轨的需求量会更大。然而，面对如此大的市场，压缩天然气喷轨的性能测试设备及质量保证系统却异常缺乏，对喷轨喷口流量输出特性的测试等缺乏标准的、科学的测试方法和专用设备，导致出厂产品的动力性能及个体产品的一致性无法保证。
[0004] 喷轨是CNG汽车燃气控制系统的重要组成部分，其性能的优劣关系到车辆的动力性能。燃气控制系统利用天然气喷轨来实现控制。装有高速电磁阀的喷轨采用脉宽调制控制方式，依照电控单元的指令定时向相应缸的进气管喷射天然气。喷出的天然气与进入发动机的新鲜空气混合进入气缸燃烧。天然气喷射流量在各种工况下的精确计量，是控制发动机转速在整个使用期内保持高精度和高稳定性的前提条件。由于喷轨喷口在机加工过程中，存在一定的差异性，导致同一个喷轨的不同喷口，或者不同喷轨的喷口之间的流量特性有所不同，在出厂前需要进行一定的调整。但据目前的相关报道，针对喷轨性能测试的装置尚不多见，导致发动机工作不稳定甚至无法正常工作。本发明就是为了弥补CNG汽车喷轨性能测试装置的空缺而设计的。
发明内容
[0005] 本发明主要实现对压缩天然气CNG汽车喷轨性能参数的测量与分析，对喷轨的驱动与控制，为压缩天然气CNG汽车喷轨的设计提供理论依据和实验数据。
[0006] 为解决以上问题，本发明采用了以下技术手段：
[0007] 本发明中的测试装置，包括高速数据测控器、喷轨驱动器和喷轨测试单元，高速数据测控器包括通讯接口、直流电压调节器、信号处理单元、数字输出单元、数字输入单元、模拟输出单元、模拟输入单元；喷轨驱动器包括喷轨驱动单元、线圈电阻测量单元和线圈电压/电流测试单元；喷轨测试单元包括喷轨、四个压力变送器、四个温度变送器和四个流量计。
[0008] 所述的高速数据测控器通讯接口的输出端与信号处理单元输入端信号连接，信号处理单元的数字输出端与数字输出单元输入端信号连接，信号处理单元的数字输入端与数字输入单元信号连接，信号处理单元的模拟输出端与模拟输出单元信号连接，信号处理单元的模拟输入端与模拟输入单元信号连接，直流电压调节器为信号处理单元、数字输出单元、数字输入单元、模拟输出单元和模拟输入单元提供电源。
[0009] 所述的高速数据测控器中的数字输出单元的输出端与喷轨驱动单元的输入端信号连接，数字输出单元的输出端与线圈电阻测量单元的输入端信号连接，线圈电阻测量单元的输出端与模拟输入单元的输入端信号连接，线圈电压/电流测量单元的输出端和模拟输入单元的输入端信号连接。
[0010] 所述喷轨的信号输入端与喷轨驱动单元输出端信号连接，喷轨的信号输出端与四个压力变送器、四个温度变送器和四个流量计的输入端信号连接，四个压力变送器、四个温度变送器和四个流量计输出端和模拟输入单元输入端信号连接。
[0011] 利用上述装置进行压缩天然气汽车喷轨性能测试的方法：高速数据测控器的通讯接口将控制信号发送到高速数据测控器的信号处理单元；信号处理单元将信号转换成喷轨驱动器能够识别的数字信号并通过数字输出单元将控制信号发送到喷轨驱动器；喷轨驱动器的线圈电阻测量单元和线圈电压/电流测试单元得到由数字输出单元发出的控制信号后将激发其对高速电磁阀的电阻和电压/电流进行实时测试；喷轨驱动单元得到由数字输出单元发出的控制信号后将通过高速电磁阀控制喷轨各喷口的工作状态；线圈电阻测量单元、线圈电压/电流测量单元以及喷轨和压力变送器、温度变送器和流量计分别将它们测量的信号以4～20mA的模拟电流信号发送到高速数据控制器的模拟输入单元中；模拟输入单元再将信号发送到高速数据测控器的信号处理单元进行处理；经过信号处理单元处理的测量信息再通过高速数据测控器的通讯接口和USB将数据传送到计算机上实现数据的直观显示以及数据存储。
[0012] 进一步说，高速数据测控器还可以接受数据测控器的数字输入单元所发出的命令并且可以通过高速数据测控器的模拟输出单元将测量的模拟信号进行模拟显示。
[0013] 本发明的有益效果在于：
[0014] 1.使用计算机对测量的数据进行实时观测和记录；
[0015] 2.用软件控制电磁阀进而控制喷轨各喷口的关闭或打开；
[0016] 3.对电磁阀线圈电阻和电压/电流性能进行准确测试；
[0017] 4.能够准确测出喷轨各处口的压力、温度、流量并实现计算机实时显示；
[0018] 5.通过控制的喷口的开关状态，实现一个出口开启，其余三个出口关闭时流量测试，准确测出喷口的输出性能；实现四个出口同时开启时各出口流量准确测试，用于调节四个喷口流量的一致性；
[0019] 6.喷轨放置实验环境可为室温也可以是高低温箱。
附图说明
[0020] 图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0022] 如图1所示，本发明包括三部分：高速数据测控器1、喷轨驱动器2、喷轨测试单元3。
[0023] 高速数据测控器包括通讯接口1-1、直流电压调节器（DC/DC）1-2、信号处理单元1-3、数字输出单元1-4、数字输入单元1-5、模拟输出单元1-6、模拟输入单元1-7。通讯接口的输出端与信号处理单元输入端信号连接，信号处理单元的数字输出端与数字输出单元输入端信号连接，信号处理单元的数字输入端与数字输入单元信号连接，信号处理单元的模拟输出端与模拟输出单元信号连接，信号处理单元的模拟输入端与模拟输入单元信号连接。直流电压调节器（DC/DC）为信号处理单元、数字输出单元、数字输入单元、模拟输出单元和模拟输入单元提供电源。
[0024] 喷轨驱动器包括喷轨驱动单元2-1、线圈电阻测量单元2-2和线圈电压/电流测试单元2-3。数字输出单元的输出端与喷轨驱动单元的输入端信号连接，数字输出单元的输出端与线圈电阻测量单元的输入端信号连接，线圈电阻测量单元与模拟输入单元的输入端信号连接，线圈电压/电流测量单元的输出端和模拟输入单元的输入端信号连接。
[0025] 喷轨测试单元包括喷轨3-1、4个压力变送器3-2、4个温度变送器3-3和4个流量计3-4。喷轨的信号输入端与喷轨驱动单元输出端信号连接，喷轨的信号输出端与4个压力变送器、4个温度变送器和4个流量计的输入端信号连接，4个压力变送器、4个温度变送器和4个流量计输出端和模拟输入单元输入端信号连接。
[0026] 装置的测试方法如下：
[0027] 当计算机得到控制命令后计算机通过其自身所带的USB接口和高速数据测控器1的通讯接口1-1将控制信号发送到高速数据测控器的信号处理单元1-2；信号处理单元将信号转换成喷轨驱动器2能够识别的数字信号并通过数字输出单元1-4将控制信号发送到喷轨驱动器2；喷轨驱动器2的线圈电阻测量单元2-2和线圈电压/电流测试单元2-3得到由数字输出单元1-4发出的控制信号后将激发其对高速电磁阀的电阻和电压/电流进行实时测试；喷轨驱动单元2-1得到由数字输出单元1-4发出的控制信号后将通过高速电磁阀控制喷轨3-1各喷口的工作状态（打开或关闭）；线圈电阻测量单元2-2、线圈电压/电流测量单元2-3以及喷轨3-1和减压调节器的压力变送器、温度变送器和流量计分别将它们测量的信号以4～20mA的模拟电流信号发送到高速数据控制器的模拟输入单元1-7中；模拟输入单元再将信号发送到高速数据测控器的信号处理单元进行处理；经过信号处理单元处理的测量信息再通过高速数据测控器的通讯接口和USB将数据传送到装有分析软件的计算机上实现数据的直观显示以及数据存储；高速数据测控器除了可以能够接受计算机所发出的命令外还可以接受数据测控器的数字输入单元1-5所发出的命令并且可以通过高速数据测控器的模拟输出单元1-6将测量的模拟信号进行模拟显示。
